基于51单片机的遥控台灯的设

１ 红 外 遥 控 原 理 简 介
红外光的波长大 于 ９５０ｎｍ，其 光 谱 位 于 可 见 光 谱 之 外 ，利 用 红 外 光 作 为 遥 控 信 号 的 传 输 媒 介 ，既 能 传 输 信 号 ，又 不 被 人 们 感 觉 到 ．
利用红外光传 输 信 号 遵 循 一 定 的 协 议，尽 管 各 种 协议不完全相同，但它们的基本原理类似．本文以 ＮＥＣ 红外协议为标准 完 成 设 计．ＮＥＣ 协 议 中 发 送 一 次 信 号 是由一连串 脉 冲 链 组 成，包 含 三 部 分：启 动 信 号、发 送 地址信号和命令信号，信号脉冲链如图１所示．
２ 硬 件 系 统 方 案 设 计
遥控台灯电路系统由５Ｖ 的直流 电 压 电 路 部 分 和２２０Ｖ 的交流 电 压 电 路 部 分 组 成．直 流 电 压 部 分 包括红外接收模块 和 单 片 机 模 块，交 流 电 压 部 分 由 电压 控 制 模 块 和 被 控 台 灯 组 成，基 本 结 构 图 如 图 ３ 所示．
解码程序完成 后，主 程 序 根 据 解 码 结 果 进 行 相 应 的 控 制 操 作 ．程 序 流 程 如 图 ８ 所 示 ．
图 议信号脉冲链
在 脉 冲 链 中 ，首 先 发 送９ｍｓ长 的３８ｋＨｚ载 波 ，
图 ２ 逻 辑 “０”与 “１”结 构
逻辑“１”的 周 期 为 ２．２５ ｍｓ，逻 辑 “０”的 周 期 为 １．１２ｍｓ，都是先发送 ５６０ｕｓ长 的 ３８ｋＨｚ的 脉 冲 信 号 ，然 后 分 别 是 １．６９ ｍｓ和 ０．５６ ｍｓ的 间 隔 ．
根据红外遥控原理，发 射 器 首 先 发 送 ９ｍｓ的 脉 冲信号，然后 是 ４．５ｍｓ的 低 电 平 信 号．红 外 接 收 器 ＨＳ００３８接收到 脉 冲 信 号 时 输 出 低 电 平 信 号，接 收 到低电平信号时输 出 高 电 平 信 号．单 片 机 接 通 电 源 后，ＩＯ 管脚为高电平，Ｐ３．２ 端 口 接 收 到 低 电 平 信 号 后 立 即 产 生 中 断 ，程 序 进 入 中 断 服 务 程 序 ．中 断 服 务 程序流程图如图７所示．
２０１４ 年 ６ 月
王 泽 东 ：基 于 ５１ 单 片 机 的 遥 控 台 灯 的 设 计
· ９９ ·
对于单片机单个ＩＯ 口 的 输 出 电 流 小 于 １０ｍＡ 的 特 点，本 设 计 中 选 用 ＭＡＣ９７Ａ６ 双 向 可 控 硅． ＭＡＣ９７Ａ６双向可控硅 的 触 发 电 流 为 ５ｍＡ，开 态 电 流 达 到 ０．６Ａ，控 制 电 压 可 达 ６００Ｖ，能 被 单 片 机 直 接 驱 动 ，也 能 安 全 控 制 台 灯 电 路 ．
电压转换模块利用单片机提供的控制信号控制 晶 闸 管 的 导 通 与 关 闭 ，从 而 控 制 台 灯 的 开 与 关 ，通 过 控制信号高低电平的占空比控制台灯的亮度． ２．１ 红 外 接 收 模 块 的 设 计
红外 接 收 模 块 选 用 ＨＳ００３８ 红 外 接 收 管 完 成， 适合于 ＮＥＣ ｃｏｄｅ（重 复 脉 冲 ）、ＮＥＣ ｃｏｄｅ（重 复 数 据）、Ｔｏｓｈｉｂａ Ｍｉｃｏｍ Ｆｏｒｍａｔ、Ｓｈｏｐ ｃｏｄｅ 等 多 种 数 据格式．ＨＳ００３８ 红外接收管内部集成了输入模 块、 自 动 增 益 控 制 模 块 、带 通 滤 波 器 模 块 、解 调 电 路 模 块 和 控 制 电 路 模 块 ，内 部 原 理 框 图 如 图 ４ 所 示 ．
第 ２９ 卷 第 ６ 期 Ｎｏ．６ Ｖｏｌ．２９
内江师范学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＥＩＪＩＡＮＧ ＮＯＲＭＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
· ９７ ·
基于５１单片机的遥控台灯的设计
王 泽 东＊
（内江师范学院 工程技术学院， 四川 内江 ６４１１９９）
摘 要：根据红外遥控原理，利用晶闸管低电流 控 制 高 电 流 的 特 点，设 计 一 款 遥 控 台 灯，给 出 了 硬 件 系 统 设 计
在人们日常生活中有许多利用遥控控制的家用 电 器 ，借 助 于 它 们 的 遥 控 原 理 ，就 可 以 设 计 出 遥 控 台 灯．本文正是基于上 述 需 要 及 遥 控 原 理 设 计 一 款 遥 控台灯．
接着停 止 ４．５ ｍｓ，这 两 部 分 组 成 启 动 信 号．地 址 信 号和命令信号的组 成 方 式 完 全 相 同，数 据 发 送 顺 序 先 低 位 后 高 位 ，并 都 先 发 送 原 码 再 发 送 反 码 ，通 过 检 测原码和反码是否按位相反的方式判断接收信息的 准确性．逻辑“０”与 逻 辑“１”根 据 脉 冲 间 的 间 隔 时 间 长 短 进 行 判 断 ，其 结 构 图 如 图 ２ 所 示 ．
红外接收模块将 ３８ｋＨｚ的 红 外 遥 控 信 号 转 换 并 放 大 成 相 应 的 数 字 信 号 ，供 单 片 机 模 块 进 行 处 理 ．
＊
收 稿 日 期 ：２０１４－０３－２８
作 者 简 介 ：王 泽 东 （１９７８－ ），男 ，四 川 乐 山 人 ，内 江 师 范 学 院 助 教 ．
联１００Ω 的限流电阻．最后，在 限 流 电 阻 与 电 源 之 间 并联一个大 于 １０ｋΩ 的 电 阻 到 输 出 管 脚，作 为 输 出 放大电路部分的上拉电阻． ２．２ 电 平 转 换 模 块 的 设 计
单片机的输 出 信 号 是 ５Ｖ 的 直 流 信 号，台 灯 在 ２２０Ｖ 的交流电压下工作，需要通过电平转换模块完 成．在本设计中，首 先 将 台 灯 串 接 在 家 庭 电 路 中，通 过四个二极管组成的整流电路将交流电转化成直流 电 ．然 后 ，将 单 片 机 输 出 的 控 制 信 号 连 接 到 晶 闸 管 的 Ｇ 极，控制 晶 闸 管 的 导 通 与 关 闭，完 成 对 台 灯 的 控 制 ．电 路 结 构 图 如 图 ５ 所 示 ．
方案：红外接收模块和电平转换模块，在此基础上，进行了软件系统的设计，即解 码 程 序 的 设 计 和 顶 层 程 序 的 设 计 ，
以 实 现 开 灯 、关 灯 、一 定 范 围 内 的 亮 度 增 强 与 减 弱 的 功 能 ．
关 键 词 ：红 外 遥 控 ；晶 闸 管 ；５１ 单 片 机
中 图 分 类 号 ：ＴＭ９２３．４４
ＨＳ００３８红外接收器使 用 过 程 中 为 保 证 安 全 高 效，需要外接部分 元 器 件：首 先，为 了 防 止 电 源 对 接 收信号 的 干 扰，需 要 在 电 源 输 入 管 脚 处 并 联 一 个 ４．７ｕＦ 的电容接地．其次，需要在电源输入管脚处串
图 ６ 晶 闸 管 结 构 与 原 理
利用单片机直 接 控 制 晶 闸 管，需 要 考 虑 单 片 机 的 驱 动 能 力 ．单 片 机 在 高 电 平 时 ，要 能 提 供 足 够 的 拉 电流，在低电平时，要 能 提 供 足 够 的 灌 电 流，将 晶 闸 管 控 制 端 拉 低 ，否 则 被 控 电 路 会 一 直 处 于 工 作 状 态 ．
图 ５ 电 平 转 换 模 块 的 设 计
在电平转换模 块 中 最 重 要 的 部 分 是 晶 闸 管．晶 闸管又名可控硅，是 一 种 以 小 电 流 控 制 大 电 流 的 功 率 器 件 ，它 的 结 构 与 原 理 如 图 ６ 所 示 ．
图 ４ ＨＳ００３８ 内 部 原 理
ＨＳ００３８红外接收器首 先 通 过 红 外 接 收 二 极 管 将接收的光电流信 号 送 入 输 入 电 路，输 入 电 路 将 光 电流信号的交流部分转化成电压信号送给自动增益 控制电路．自动增益 控 制 电 路 能 自 动 调 节 电 压 信 号 的放大倍数，输出幅 度 稳 定 的 电 压 信 号 给 带 通 滤 波 器．带通滤波器只允许以 ３８ｋＨｚ为中心频率的红 外 信 号 通 过 ，信 号 传 输 给 解 调 电 路 ．解 调 电 路 对 红 外 信 号 进 行 处 理 ，有 脉 冲 信 号 时 输 出 高 电 平 ，没 有 脉 冲 信 号 时 输 出 低 电 平 ．自 动 增 益 控 制 电 路 ，带 通 滤 波 电 路 和解调电路在控制电路的控制下协调完成信号的处 理．处理后的信号通 过 三 极 管 的 共 射 放 大 方 式 反 相 输出．ＨＳ００３８最 后 输 出 的 信 号 在 有 红 外 脉 冲 时 输 出 低 电 平 ，没 有 时 输 出 高 电 平 ．
· ９８ ·
内江师范学院学报
第 ２９ 卷 第 ６ 期
图 ３ 遥 控 台 灯 结 构
单 片 机 模 块 采 用 ５１ 单 片 机 进 行 设 计 ，它 将 接 收 的红处遥 控 信 号 进 行 解 码 并 转 换 成 相 应 的 控 制 信 号，硬件电路中关键 是 将 红 外 接 收 管 的 输 出 端 连 接 到单片机的外部中段 Ｐ３．２端口．
中断信号． 程序启动成 功 后，延 时 ４．５ｍｓ，开 启 解 码 程 序．
解码程序是对四个 ８ 位 数 据 进 行 解 码，分 别 为 地 址 原 码 、地 址 反 码 、命 令 原 码 、命 令 反 码 ，通 过 四 次 循 环 将四个８位数据存入数组中．
每 个 数 据 解 码 操 作 中 ，先 等 待 高 电 平 信 号 出 现 ， 然 后 将 数 据 值 左 移 一 位 ，以 便 将 上 一 位 数 值 左 移 ，并 将 最 低 位 用 来 存 储 当 前 位 的 信 息．接 着 延 迟 ０．５６ｍｓ，跳过逻辑“０”的高 电 平 时 段．如 果 检 测 到 此 时的电平为低电平，说 明 发 射 的 此 位 之 值 为 “０”，结 束此位判断并进行下一次判断当前位数值保持移位 后的“０”．否 则，此 位 数 值 为 逻 辑 “１”，将 此 数 据 与 ０ｘ０１位移，即对最低位置“１”，再 延 迟 １．１３ｍｓ，以 便 检 测 跳 过 当 前 位 ，进 入 下 一 位 的 判 断 ． ３．２ 顶 层 程 序 的 设 计
３ 软 件 系 统 的 设 计